標籤: 暫無標籤

冰川運動指冰川的移動。它是控制冰川活動的基本過程和能量的來源。運動的形式一般分為重力流和擠壓流兩種。

1特點

①速度很慢(但有的冰川有時運動也很快,速度可達1—10公里/年);
②冰川的不同部位運動速度不同,邊緣運動速度慢,中間快;
③不同類型不同性質的冰川運動速度也不相同。

2原理

冰川冰在重力作用下自源頭向末端的移動。包括塑性變形和底部滑動兩種過程。運動是冰川區別於其他自然冰體(如河冰、湖冰、海冰和地下冰)的最主要特點。一系列的冰川地質地貌現象,如裂隙、褶皺等的形成,冰川侵蝕、搬運和沉積作用都與冰川運動緊密有關。
塑性變形  冰是一種多晶體固體,當溫度不遠低於它的融點時,冰的變形方式像高溫金屬一樣,變形速率與施加的應力之間成非線性關係。冰的變形可用位錯理論解釋。用X線衍射觀測到,冰內位錯的組態與其他可塑性變形物質的情況明顯相似。除了晶體內位錯運動和晶體間彼此相對移動外,晶體生長,晶體邊界遷移和重結晶作用,對多晶體冰的變形均有重要影響。多晶體冰變形遠比單晶冰變形緩慢。
冰的第二蠕變包括一般冰川流動中重要的應力範圍(0.5~2巴)。切應變率 (εxy)與切應力(τxy)的關係為:εxy=Aτnxy,這就是通常所謂格倫冰流律。式中n為常數(變化範圍為1.5~4.2,平均值約為3);A為係數,取決於冰溫度、冰晶大小及方位、雜質含量和其他可能因素。雖然上述關係式已被確立,而且可以用位錯理論表述,但是,不同的試驗卻獲得差異很大的A和n值。在給定應力和溫度下測得的應變率值差可達10倍左右。在應力低於約1巴時,n值降低,接近於1。全部塑性變形發生在最低層。速度沿著離冰川源頭的距離上的變化一般趨勢為:縱嚮應變率在積累區為正,而在消融區為負。在平行於冰流方向的應力分量大於垂直於冰流方向的應力分量的地方出現伸張流,即冰層在拉伸力作用下流動;反之則出現壓縮流,即冰層在壓應力作用下流動;在兩者相等處出現層狀流,即冰體在單一剪切力中變形,流線平行於冰體表面。
底部滑動  只發生在冰川的底部冰處於融點的情況下。冰川順冰床流動,遇到基岩凸起時,同時產生兩種過程。一種是再凍結(又稱復冰現象)。當冰川運動通過這種凸起時,在凸起的上游一側遇到阻力,產生余壓,使冰融化,融水繞凸起流動,流至下游一側便產生再凍結。凍結釋放的潛熱,通過凸起及周圍的冰,傳導到上游一側,又使這裡的冰融化。這樣的機制不適用於基岩凸起的長度大於1米處,因為通過這種凸起的熱傳導,微不足道,不產生融化和凍結的反覆過程。當冰溫低於融點時,也不產生這種現象。另一種過程是塑性流動的增強。在凸起附近,冰內縱嚮應力大於冰內應力平均值,這裡的應變率也大於冰內應變率的平均值,冰的運動速度同應變率和距離的乘積成正比。比較大的基岩凸起,會使冰體在凸起較大的距離上增大應力和提高運動速度。比較小的凸起這種效應較差。冰床上如果有水,會影響滑動速度;基岩、岩塊和礫石之間的摩擦降低滑動速度,許多地方冰與岩層之間有礫石層也會減低滑動速度。冰川表面運動速度為冰的塑性變形速度和滑動速度之和,滑動速度與冰面速度的比率變化很大,各地鑽孔測得的比率變化不同。
冰川躍動(glacier surges)  有些冰川在經歷了較長時期的穩定甚至停滯之後,在短暫時間內突然出現異常快速的前進或巨大的水平位移。躍動期間運動速度為正常冰川速度的10~100倍。這種冰川稱躍動冰川。在同一條冰川中躍動是重複地在有規律的時間間隔中發生的;躍動起因於冰川內部的不穩定性。在躍動冰川發生地區,只是若干條冰川而並非所有冰川都發生躍動。
蘇聯中亞帕米爾的梅德韋日冰川在1963年和1973年躍動期間的特點是:冰舌末端區內停滯冰復活或被積極活動冰所超越;新的積極活動的末端在不到兩個月內前進了1.5公里,最大運動速度為105米/日;運動速度不穩定。喀喇昆崙山的哈桑阿巴德冰川在20世紀初也發生過躍動,在一個冬季和春季內冰舌末端前進了9.6公里。
冰川的運動速度  常態冰川運動很緩慢。不同冰川的冰面速度變化很大。中國天山烏魯木齊河源Ⅰ號冰川,1980~1981年間51個測點的平均年流速為6米,最大年速度測點僅為10.62米。珠穆朗瑪峰北坡絨布冰川中游海拔5520米處1966~1968年間最大年流速達117米。阿爾卑斯山的大山谷冰川(長10~20公里),一般年流速為80~150米,格陵蘭的林克斯冰川每天的運動速度高達28米。同一條冰川在不同部分的運動速度亦有明顯差異。在縱向上,零平衡線附近流速最大,而向源頭或冰舌末端流速降低;在橫向上,冰川中心線上流速最大,向兩側逐漸減少;在垂向,冰面流速大於冰內和冰下。冰川運動速度也隨著時間而變化。一般說,時間間隔越短,速度變化愈大。冬、夏平均速度彼此間相差達10%或20%,逐月的速度差值可達40%;隔數小時測得的速度變化差,已知的達 100%或更大。產生這種差異的原因是每一點處的運動發生一系列的「跳動」,而在不同點上跳動並不同步。運動速度的季節變化主要由於冰厚度變化和冰床處融水的「潤滑作用」影響所致。

3研究價值

冰川運動是冰川對冰床進行刨蝕和搬運,塑造各種冰川地貌的動力,它使積累區的冰量得以輸出,並對冰川溫度有很大影響。是研究和開發利用冰川資源的重要內容,也是防止冰川災害重點研究課題之一。

4案例

十九世紀初葉,在阿爾卑斯山上,有幾個登山者不幸被雪崩掩埋在冰川粒雪盆里。當時有個冰川工作者推測說,過四十年後這幾個人的屍體將在冰舌前出現。果然不出所料,四十三年後,這幾個不幸者的屍體在冰舌前出現了,登山者同伴中的倖存者很快把屍體辨認出來。
1827年,有個地質工作者在阿爾卑斯山的老鷹冰川上修築了一座石砌小屋。十三年後,發現這座小屋向下游移動了1428米。小屋本身是不會移動的,造成小屋移動的原因是小屋的地基隨著冰川向下運動,把小屋捎帶著一起移動了。

5運動原因

冰川表面常有許多裂隙,有些裂隙有幾十米深。裂隙的存在,說明冰川有脆性。不過,經過數百年的調查觀測,冰川上的裂隙極少超過六十米深。多數裂隙遠遠小於這個深度就閉合了。這又說明冰川下部是塑性的,它可以「柔軟」的適應各種外力作用而不致發生破裂。因此,可以把冰川分為二層,表面容易斷裂的這層叫做脆性帶,而下部「柔軟」的那層叫做塑性帶。塑性帶的存在是冰川流動的根本原因。
物體在受力情況下,為了適應或消除外力,可作三種變形,即彈性變形、塑性變形和脆性變形(或稱破裂)。一般物體在受力時都有這三個變形階段。例如一根彈簧,一般情況下,作彈性變形;當受力超過彈性強度時,作塑性變形,彈簧回不到原來的位置;當受力特大超過破裂強度時,彈簧拉斷,作脆性變形。但是,這三個階段究竟有主有從,三個階段並不同樣平分秋色。到底以何種變形為主,要取決於材料本身的性質。
就冰來說,由於它容易實現晶體的內部滑動,是有利於表現出塑性變形的。但是,當外力突然增高時,很容易超過冰的破裂強度,發生脆性變形(斷裂)。只有在緩慢加荷並長期受力時,冰才能充分顯現出塑性變形的特色。我們知道,物體在長期受力時,哪怕這種力較小,也會產生塑性變形。在冰川下部,由於上部冰層的壓力和上游冰層的推力,老是處於受力狀態,使下部冰層的塑性表現得比較充分。同時,下部冰層的融點由於受壓比上部冰層稍低,使下部冰層更接近於融點,因而塑性變形更易實現。這樣,冰川下部出現塑性帶就不難理解了。而冰川表層,缺乏長期受力這個重要條件,當外力突然增加時,往往作彈性或脆性變形,成為脆性帶。
在一個暢通的山谷中,冰川流動時最大流速出現在冰川表面,愈近谷底速度降低,這種運動方式叫做重力流。如果冰川運動過程中,在前方遇到突起的基岩或運動變緩的冰塊的阻塞,就在那裡形成前擠后壓的剪應力,這種流動方式叫做阻塞重力流。在發生阻塞重力流的地方,冰中常有許多逆斷層,還有複雜的褶皺出現。

6運動速度

冰川運動有些和水流相似,中間快,兩邊慢。要是橫過冰川插上一排花桿,不需太長時間就可發現,中間的花桿遠遠地跑到前面去了,原來呈直線的花桿連線變成向下游凸出的弧線。許多海洋性冰川上出現的形象十分奇特的弧形連拱,就是冰川運動過程中,中間和兩邊速度不一而產生的。
冰川運動的速度,日平均不過幾厘米,多的也不過數米,以致肉眼發覺不出冰川是在運動的。格陵蘭的一些冰川,運動速度居世界之首,但每年也不過運動千餘米而已。其它地區的冰川,象比較著名的某些阿爾卑斯山的冰川,年流速不過80~150米。中國冰川大多數是大陸性冰川,冰川積累不豐富,冰川上物質循環較為緩慢,因而導致冰川運動速度比較低。
冰川運動速度是有季節變化的,夏快冬慢。天山和祁連山的冰川,夏季運動速度一般要比冬季快50%(均指冰舌而言)。造成這種差別的原因之一是冰川溫度的變化。當冰川增溫時,冰的粘度迅速減小,從-20℃增高到-l℃,冰的粘度隨溫度作近直線的下降。粘度減小使塑性增加,因而冰川運動速度加快。夏天冰融水出現在冰川內部及底部是促進冰川快速運動的另一個原因。
冰川運動速度總的來說十分緩慢。但是,有些冰川的脾氣卻很古怪,它們會在長期緩慢運動或退縮之後,突然爆髮式地向前推進。

7冰川阻塞湖

l937年,阿拉斯加有一條名叫黑激流的冰川曾在世界新聞上引起注意,報紙上連日刊載它向前推進的消息。原來,黑激流冰川位於一條重要公路的上方,冰川出現爆髮式前進有破壞公路的可能。當時住在公路邊的一家人,入冬後幾個星期,常常聽到冰川方向有隆隆響聲傳來,好像坦克履冰的聲音。l0月3日,他們從望遠鏡中突然發現,數公裡外的黑激流冰川,冰舌前端亂七八糟地堆著的一垛碎冰塊,被冰舌推送著向前軋軋移動。以後,冰川移動越來越快,冰川撞擊谷床伴隨著冰裂的聲昔,把住房的玻璃震得發響,大地也在微微顫動。移動最快時每天推進60米,創造了當時所知的冰川前進的世界記錄。從1936年9月到l937年2月,黑激流冰川前進了六公里半,最後在離公路八百米的地方停下來,總算沒有造成災禍。

8冰川波動

爆髮式推進在這類冰川上是周期性發生的,是冰川運動的一種特殊方式。人們把這種現象叫做冰川的「波動」,具有波動性質的冰川叫做「動冰川」。
冰川「波動」常引起特大洪水。在印度河上游就有一條冰川,周期性地進入主谷,當它攔截河流時,形成大湖,以後湖水潰決,又形成大洪水,造成災害。在新疆的葉爾羌河周期性的發生特大洪水,也可能與冰川「波動」造成的冰湖潰決有關。
上一篇[繁絮]  

相關評論

同義詞:暫無同義詞